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具有良好线性度和低滞后性的皮肤贴装电容式应变传感器为人机交互提供了灵感。为了实用性,需要高传感性能、大可拉伸性和自愈性,但受可拉伸电极和介电和界面兼容性的限制。
最近,科研人员通过硬和软策略展示了一种极其可拉伸和自愈的导体,该策略将导电纳米线组件与基于 π-π 吸引力和 Ag-S 配位键的双动态网络相结合。 通过提供 3250% 的伸长率、2000% 应变下 223% 的电阻变化、高耐用性和多响应自愈性,获得的导体优于报道的可拉伸导体。 特别是,这种导体在极度打结和扭曲变形时可承受 1500% 的大应变。通过将水凝 胶导体与新开发的电介质夹在中间,在金属硫醇配位化学的启发下,电容应变传感器首次同时实现了超高的拉伸性和全能性,在可穿戴电子设备和软机器人中显示出巨大的潜力。
图 1. (a) 制造过程的示意图。(b) AgNW/RGO 气凝胶隔室壁的 SEM 图像。
图 2. (a) Ag/PAM、Ag/GO/PAM、Ag/pr-GO/PAM 和 ARAP 水凝胶的拉伸应力-应变曲线。
图 3. (a-d) 三维激光扫描图显示了水凝胶在 0% 至 2000% 应变下拉伸时的结构变化。(e) 水凝胶的可拉伸机制示意图。
图 4. (a) 基于动态 Ag-SR 配位触发表面重建在 NIR 和电力照射下的水凝胶愈合机制示意图。(b) 原始、NIR 愈合和电愈合水凝胶的拉伸应力-应变曲线和 (c) 电流-电压曲线。(d)NIR 愈合和电愈合水凝胶与 LED 集成的 I-V 测量值,应变为 0%,拉伸至 2000% 后恢复至 0%。(e) NIR 愈合的水凝胶在五个切割-愈合循环中的电性能。(f)在最大应变为 2000% 的情况下,经过 100 次拉伸-释放循环后,水凝胶在第二次切割-愈合后的循环稳定性。(g) 光学图 像显示拉伸后愈合水凝胶的电导率恢复良好。
图 5. (a) 在 NIR 激光或电下,金属硫醇盐诱导电极和传感器电介质愈合的示意图。(b) 1 kHz 频率下的实验和理论 ΔC/C 0 ,直至应变为 ε = 1000%。(e) 光学和电修复传感器的电容应变响应高达 900% 应变。(f)光学修复传感器在 400% 应变下 1000 次循环和随后的 900% 应变下 1000 次循环的电容稳定性。
相关论文以题为 Ultrastretchable and Self-Healing Conductors with Double Dynamic Network for Omni-Healable Capacitive Strain Sensors 发表在《 Nano Letters 》上。 通讯作者 是 合肥工业大学 从怀萍教授 。
参考文献 :
doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03618
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